DE10354971A1

DE10354971A1 - Diode-pumped solid-state laser device and method for its manufacture

Info

Publication number: DE10354971A1
Application number: DE10354971A
Authority: DE
Inventors: Katsuji Mukaiharai; Masaki Tsunekane
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: Laserfront Technologies Inc
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2004-06-24
Also published as: US7233611B2; US20040101004A1; JP2004179412A

Abstract

Bei einem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterlaservorrichtung, durch die ein Laserausgangsstrahl mit hoher Qualität bei einer hohen Ausgangsleistung unter Verwendung einer Laserdiode als Pumplichtquelle erhalten wird, tritt das Problem auf, daß aufgrund einer hohen Anzahl von Komponenten, z. B. eines diffus reflektierenden Spiegels, einer Kondensorlinse und eines Halterungsmechanismus und eines Kühlmechanismus dafür, die Fertigungskosten höher sind und die Fertigung kompliziert ist. Erfindungsgemäß sind eine Antireflexionsbeschichtung zum Reduzieren eines Transmissionsverlusts von Laserdiodenlicht und eine hochgradig reflektierende Beschichtung zum Reflektieren des Laserdiodenlichts alternierend auf der Außenfläche eines Kühlrohrs ausgebildet. Außerdem ist die Abstrahlungsrichtung der Laserdiode nicht zur Mitte des Laserstabs hin, sondern um einen vorgegebenen Winkel geneigt dazu ausgerichtet. Durch diese Konfiguration kann das vorstehend erwähnte Problem eliminiert werden.In a conventional method of manufacturing a semiconductor laser device by which a high quality laser output beam is obtained at a high output using a laser diode as a pump light source, there arises a problem that due to a large number of components, e.g. B. a diffusely reflecting mirror, a condenser lens and a mounting mechanism and a cooling mechanism therefor, the manufacturing cost is higher and the manufacturing is complicated. According to the present invention, an anti-reflection coating for reducing transmission loss of laser diode light and a highly reflective coating for reflecting the laser diode light are alternately formed on the outer surface of a cooling pipe. In addition, the direction of radiation of the laser diode is not oriented toward the center of the laser rod, but rather is inclined to it at a predetermined angle. With this configuration, the above-mentioned problem can be eliminated.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine diodengepumpte Festkörperlaservorrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The present invention relates to a diode pumped solid state laser device and a process for their manufacture.

Für eine diodengepumpte Festkörperlaservorrichtung ist es, um einen Laserstrahl mit hoher Strahlqualität bei einer hohen Ausgangsleistung zu erhalten, erforderlich, eine homogene Pumplichtverteilung in einem Laserstab über den Stabquerschnitt zu erreichen. Wenn beispielsweise die Pumplichtverteilung im Laserstab ein Profil aufweist, gemäß dem die Pumplichtintensität in der Stabmitte höher ist, wird der "Thermal Lensing"-Effekt im Laserstab größer, wodurch Probleme entstehen, z.B. kann eine Sättigung der Laserausgangsleistung, eine Verschlechterung der Qualität eines Laserstralilprofils und eine Zerstörung oder Beschädigung des Laserstabs auftreten. Herkömmlich ist ein optisches Streu- und Sammelverfahren (diffusing and condensing method) vorgeschlagen worden, um eine homogene Pumplichtverteilung im Laserstab zu erhalten.For a diode pumped solid state laser device is to get a laser beam with high beam quality at a To maintain high output power, required a homogeneous Pump light distribution in a laser rod across the rod cross section to reach. If, for example, the pump light distribution in the laser rod has a profile according to which Pump light intensity higher in the middle of the bar is the "Thermal Lensing "effect larger in the laser rod, whereby Problems arise, e.g. can saturate the laser output power, a deterioration in quality of a laser stralil profile and destruction or damage to the Laser sticks occur. conventional is an optical diffusing and condensing method) has been proposed to achieve a homogeneous pump light distribution to get in the laser stick.

1 zeigt einen Querschnitt einer herkömmlichen diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung. Ein Kühlrohr 3 ist außerhalb eines Laserstabs 1 angeordnet. Kühlwasser 6 strömt durch einen Zwischenraum zwischen dem Laserstab 1 und dem Kühlwasserrohr 3 und kühlt den Laserstab 1 und einen Laserstabhalter direkt. Pumplaserdioden (nachstehend abgekürzt als LDs bezeichnet) 2 sind außerhalb des Kühlrohrs 3 angeordnet, und der Laserstab 1 wird über eine Antireflexionsbeschichtung 17 von der Seite gepumpt. Ein optischer Diffusionsreflektor 15 ist außen so angeordnet, daß er mit dem Kühlrohr 3 eng in Kontakt steht. Der optische Diffusionsreflektor 15 besteht z.B. aus Keramik, und die mit dem Kühl rohr 3 in engem Kontakt stehende Fläche ist rauh ausgebildet, um einen diffus reflektierenden Spiegel zu erhalten. Der diffus reflektierende Spiegel reflektiert LD-Licht 13 zufällig oder statistisch, so daß es im Laserstab 1 homogen absorbiert wird. 1 Figure 4 shows a cross section of a conventional diode pumped solid state laser device. A cooling pipe 3 is outside of a laser stick 1 arranged. cooling water 6 flows through a space between the laser rod 1 and the cooling water pipe 3 and cools the laser rod 1 and a laser stick holder directly. Pump laser diodes (hereinafter referred to as LDs) 2 are outside the cooling pipe 3 arranged, and the laser rod 1 is over an anti-reflective coating 17 pumped from the side. An optical diffusion reflector 15 is arranged outside so that it with the cooling tube 3 is in close contact. The optical diffusion reflector 15 is made of ceramic, for example, and the one with the cooling tube 3 the surface in close contact is rough in order to obtain a diffusely reflecting mirror. The diffusely reflecting mirror reflects LD light 13 random or statistical, so it is in the laser stick 1 is homogeneously absorbed.

Weil das LD-Licht 13 den optischen Diffusionsreflektor 15 erwärmt, tritt jedoch ein Problem auf, weil der diffus reflektierende Spiegel durch Wärme beschädigt oder zerstört wird. Um eine Beschädigung oder Zerstörung des diffus reflektierenden Spiegels zu vermeiden, muß der optische Diffusionsreflektor 15 durch Kühlwasser, das durch Löcher geführt wird, gekühlt werden. Die Dicke des optischen Diffusionsreflektors 15 nimmt dann jedoch zu, weil Kühllöcher bereitgestellt werden müssen, wodurch der Abstand zwischen den Pump-LDs und dem Laserstab 1 zunimmt. Daher müssen Linsen 16 bereitgestellt werden, um zu veranlassen, daß das LD-Licht 13 effizient auf den Laserstab 1 fokussiert wird. Wie vorstehend beschrieben worden ist, besteht beim herkömmlichen Verfahren ein Problem darin, daß aufgrund der vielen Komponenten, z.B. des optischen Diffusionsreflektors, der Kondensorlinse, eines Halterungsmechanismus und eines Kühlmechanismus des optischen Diffusionsreflektors, die Kosten ansteigen und die Fertigung kompliziert wird.Because the LD light 13 the optical diffusion reflector 15 heated, however, a problem arises because the diffusely reflecting mirror is damaged or destroyed by heat. In order to avoid damage or destruction of the diffusely reflecting mirror, the optical diffusion reflector must be used 15 be cooled by cooling water which is led through holes. The thickness of the optical diffusion reflector 15 however, then increases because cooling holes need to be provided, increasing the distance between the pump LDs and the laser rod 1 increases. Hence lenses 16 be provided to cause the LD light 13 efficient on the laser rod 1 is focused. As described above, a problem with the conventional method is that due to the many components such as the optical diffusion reflector, the condenser lens, a mounting mechanism and a cooling mechanism of the optical diffusion reflector, the cost increases and the manufacturing becomes complicated.

Es ist eine diodengepumpte Festkörperlaservorrichtung beschrieben worden, die an Stelle des optischen Diffusionsreflektors ein Zylinderelement aufweist, das außerhalb des Kühlrohrs und koaxial dazu angeordnet ist und eine hochgradig reflektierende Beschichtung auf der Innenfläche und Pump-LD-Licht-Einleitungsschlitze auf der Seitenfläche aufweist, so daß Pump-LD-Licht auf der Reflexionsbeschichtung auf der Innenfläche des Zylinderelements reflektiert wird (vergl. z.B. offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2001-244526).It is a diode pumped solid state laser device have been described in place of the optical diffusion reflector has a cylinder element that is outside the cooling tube and arranged coaxially with it and a highly reflective Coating on the inner surface and has pump LD light introduction slots on the side surface, so that pump LD light reflected on the reflective coating on the inner surface of the cylinder element (see e.g. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-244526).

Gemäß der in der vorstehenden Veröffentlichung beschriebenen Technik muß eine strukturierte Reflexionsbeschichtung auf der Innenfläche des Zylinderelements aufgebracht werden, was ein schwieriges Herstellungsverfahren darstellt. Außerdem muß die Struktur derart angepaßt werden, daß auf das Zylinderelement auftreffendes Pump-LD-Licht auf der Reflexionsbeschichtung auf der Innenfläche des Zylinderelements reflektiert und wieder zur Auftreffposition zurückgeführt wird (was in der vorstehenden Veröffentlichung als Zustand der direkten Reflexion bezeichnet wird), so daß es sehr schwierig ist, die Pump-LDs auszurichten. Aus den vorstehend beschriebenen Gründen hat die unter Verwendung der beschriebenen Technik hergestellte diodengepumpte Festkörperlaservorrichtung einen Nachteil dahingehend, daß ihre Fertigungskosten ansteigen.According to the one in the previous publication described technique must be a structured reflective coating on the inside surface of the Cylinder element are applied, which is a difficult manufacturing process. Moreover must the Structure adjusted in this way be that on Pump LD light striking the cylinder element on the reflective coating on the inner surface of the cylinder element reflected and back to the impact position is returned (what in the previous publication is referred to as the state of direct reflection), so that it is very it is difficult to align the pump LDs. From those described above establish has the one made using the technique described diode pumped solid state laser device a disadvantage in that their Manufacturing costs increase.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Probleme des Stands der Technik zu lösen und eine hochgradig zuverlässige und kostengünstige diodengepumpte Festkörperlaservorrichtung mit einer hohen Ausgangsleistung und mit einem Laserstrahl mit hoher Qualität durch effizientes Pumpen des Laserstabes sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.It is an object of the present invention solve problems of the prior art described above and a highly reliable and inexpensive diode pumped solid state laser device with a high output power and with a laser beam with high quality through efficient pumping of the laser rod as well as a process to provide their manufacture. This task is accomplished by the Features of the claims solved.

Die erfindungsgemäße diodengepumpte Festkörperlaservorrichtung hat eine einfache Konfiguration mit Pump-LDs, einem Kühlrohr und einem Laserstab, wobei auf der Außenfläche des Kühlrohrs eine Antireflexionsbeschichtung zum Reduzieren eines Transmissionsverlust jeder der LD-Lichtstrahlen und eine hochgradig reflektierende Beschichtung, die es ermöglicht, daß LD-Licht, das den Laserstab durchlaufen hat, ohne darin absorbiert worden zu sein, im Laserstab absorbiert wird, alternierend streifenförmig und in der Längsrichtung des Laserstabes bereitgestellt werden, während die Pump-LDs den Laserstab pumpen, wobei ihre optischen Achsen bezüglich der Mitte des Laserstabs geneigt sind. Dadurch kann der Laserstab effizient gepumpt werden, so daß ein hochgradig zuverlässiger, kostengünstiger Laser mit einer hohen Ausgangsleistung und einer hohen Strahlqualität bereitgestellt werden kann.The diode-pumped solid-state laser device of the present invention has a simple configuration with pump LDs, a cooling tube and a laser rod, with an anti-reflective coating on the outer surface of the cooling tube to reduce transmission loss of each of the LD light rays and a highly reflective coating that enables LD light which has passed through the laser rod without being absorbed therein, is absorbed in the laser rod, is alternately provided in a strip shape and in the longitudinal direction of the laser rod while the pump LDs pump the laser rod with their optical axes inclined with respect to the center of the laser rod , There through, the laser rod can be pumped efficiently, so that a highly reliable, inexpensive laser with a high output and a high beam quality can be provided.

Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; es zeigen:The above and other tasks, characteristics and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed Description described with reference to the accompanying drawings; show it:

1 eine Querschnittansicht einer herkömmlichen diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung; 1 a cross-sectional view of a conventional diode-pumped solid-state laser device;

2 eine Querschnittansicht einer erfindungsgemäßen diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung entlang der Achse eines Laserstabs; 2 a cross-sectional view of a diode-pumped solid-state laser device according to the invention along the axis of a laser rod;

3 eine Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung senkrecht zur Achse des Laserstabs; 3 a cross-sectional view of a first embodiment of the diode-pumped solid-state laser device according to the invention perpendicular to the axis of the laser rod;

4 eine Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung senkrecht zur Achse des Laserstabs; 4 a cross-sectional view of a second embodiment of the diode-pumped solid-state laser device according to the invention perpendicular to the axis of the laser rod;

5 eine Querschnittansicht einer dritten- Ausführungsform der erfindungsgemäßen diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung senkrecht zur Achse des Laserstabs; 5 a cross-sectional view of a third embodiment of the diode-pumped solid-state laser device according to the invention perpendicular to the axis of the laser rod;

6 eine Querschnittansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung senkrecht zur Achse des Laserstabs; 6 a cross-sectional view of a fourth embodiment of the diode-pumped solid-state laser device according to the invention perpendicular to the axis of the laser rod;

7 eine Querschnittansicht einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung senkrecht zur Achse des Laserstabs; 7 a cross-sectional view of a fifth embodiment of the diode-pumped solid-state laser device according to the invention perpendicular to the axis of the laser rod;

Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.Embodiments of the present invention described with reference to the drawings.

2 zeigt eine schematische Querschnittansicht einer diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung entlang der Achse eines Laserstabs. Ein Laserstab 1 wird durch einen Stabhalter 4 gehalten und ist an einem Flansch 5 befestigt. Ein Kühlrohr 3 ist außerhalb des Laserstabs 1 angeordnet und ebenfalls am Flansch 5 befestigt. Kühlwasser 6 fließt durch einen Zwischenraum zwischen dem Laserstab 1 und dem Kühlrohr 3 und kühlt den Laserstab 1 und den Stabhalter 4 direkt. Pump-Laserdioden (nachstehend abgekürzt als LDs bezeichnet) 2 sind außerhalb des Kühlrohrs 3 angeordnet, und der Laserstab 1 wird durch LD-Licht 10 von der Seite gepumpt. Ein reflektierender Spiegel 7 und ein Ausgangsspiegel 8 sind parallel zu den Endflächen des Laserstabs 1 angeordnet, und La serlicht 9, das zwischen den beiden Spiegeln in Resonanz getreten ist, wird abgestrahlt. 2 shows a schematic cross-sectional view of a diode-pumped solid-state laser device along the axis of a laser rod. A laser stick 1 is by a rod holder 4 held and is on a flange 5 attached. A cooling pipe 3 is outside the laser rod 1 arranged and also on the flange 5 attached. cooling water 6 flows through a gap between the laser rod 1 and the cooling pipe 3 and cools the laser rod 1 and the rod holder 4 directly. Pump laser diodes (hereinafter referred to as LDs) 2 are outside the cooling tube 3 arranged, and the laser rod 1 is through LD light 10 pumped from the side. A reflective mirror 7 and an output mirror 8th are parallel to the end faces of the laser rod 1 arranged, and laser light 9 that resonates between the two mirrors is emitted.

3 zeigt eine Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung senkrecht zur Achse des Laserstabs 1. Hierin sind drei Pump-LDs 2 in regelmäßigen Winkelabständen von 120° im Querschnitt des Laserstabs 1 angeordnet. Es können jedoch so viele Pump-LDs 2 wie strukturell möglich ist, z.B. 4 oder 5 Pump-LDs 2, bereitgestellt werden. Alternativ können mehrere Pump-LDs 2 entlang der Achse des Laserstabs 1 spiralförmig angeordnet sein. 3 shows a cross-sectional view of a first embodiment of the diode-pumped solid-state laser device according to the invention perpendicular to the axis of the laser rod 1 , There are three pump LDs in this 2 at regular angular intervals of 120 ° in the cross section of the laser rod 1 arranged. However, there can be as many pump LDs 2 as structurally possible, e.g. 4 or 5 pump LDs 2 , to be provided. Alternatively, multiple pump LDs 2 along the axis of the laser rod 1 be arranged spirally.

Die Außenfläche des Kühlrohrs 3 ist mit einer Antireflexionsbeschichtung 11 und einer hochgradig reflektierenden Beschichtung 12 beschichtet, die entlang der Umfangsrichtung alternierend und in der Längsrichtung des Laserstabs 1 streifenförmig angeordnet sind. Die Antireflexionsbeschichtung 11 reduziert einen Transmissionsverlust in jedem der LD-Lichtstrahlen 13. Die hochgradig reflektierende Beschichtung 12 reflektiert LD-Licht 13, das den Laserstab 1 durchlaufen hat, ohne darin absorbiert worden zu sein, wieder zurück zum Laserstab 1, so daß es darin absorbiert wird.The outer surface of the cooling pipe 3 is with an anti-reflective coating 11 and a highly reflective coating 12 coated, alternating along the circumferential direction and in the longitudinal direction of the laser rod 1 are arranged in strips. The anti-reflective coating 11 reduces transmission loss in each of the LD light beams 13 , The highly reflective coating 12 reflects LD light 13 that the laser rod 1 passed through, without having been absorbed therein, back to the laser rod 1 so that it is absorbed in it.

Außerdem sind, wenn mehrere Pump-LDs 2 entlang der Achse des Laserstabs 1 spiralförmig angeordnet sind, die Streifen der Antrireflexionsbeschichtung 11 und der hochgradig reflektierenden Beschichtung 12 ebenfalls spiralförmig angeordnet.Also, if there are multiple pumping LDs 2 along the axis of the laser rod 1 are arranged spirally, the stripes of the anti-reflective coating 11 and the highly reflective coating 12 also arranged spirally.

Jede Pump-LD 2 pumpt den Laserstab 1, wobei die optische Achse des abgestrahlten Lichts 13 bezüglich der Mitte des Laserstabs 1 um den Winkel θ geneigt ist.Any pump LD 2 pumps the laser rod 1 , where the optical axis of the emitted light 13 is inclined by the angle θ with respect to the center of the laser rod 1.

Das Kühlwasser 6 strömt durch einen Zwischenraum zwischen dem Laserstab 1 und dem Kühlrohr 3.The cooling water 6 flows through a space between the laser rod 1 and the cooling pipe 3 ,

Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist die hochgradig reflektierende Beschichtung 12 auf der Außenfläche des Kühlrohrs 3 ausgebildet, und die optische Achse des Pumplichts 13 ist geneigt, so daß das Pumplicht 13 den Laserstab 1 außermittig durchläuft. Daher wird Pumplicht, das den Laserstab 1 durchlaufen hat, ohne darin absorbiert worden zu sein, an der hochgradig reflektierenden Beschichtung 12 reflektiert und durchläuft den Laserstab erneut entlang eines optischen Weges, der sich von der optischen Einfallsachse unterscheidet. Außerdem wird das Pumplicht, das reflektiert worden ist und den Laserstab 1 erneut durchlaufen hat, ohne darin absorbiert worden zu sein, auf einem anderen Streifen der hochgradig reflektierenden Beschichtung 12 erneut reflektiert. Daher verläuft eine Bahn eines optischen Weges des Pumplichts im Kühlrohr 3 in der Form eines in einer einzigen ununterbrochenen Linienführung gezeichneten Sterns. D.h., Abschnitte der hochgradig reflektierenden Beschichtung 12 auf der Außenfläche des Kühlrohrs 3 spielen die Rolle einer Ulbrichtkugel (integrating sphere). Das Rest-Pumplicht, das im Laserstab 1 nicht absorbiert worden ist, durchläuft daher den Laserstab 1 mehr als einmal. Daher wird die gesamte Energie des Pumplichts schließlich im Laserstab 1 absorbiert, wodurch ein effizienter Pumpvorgang erhalten werden kann.As described above, the highly reflective coating is 12 on the outer surface of the cooling tube 3 formed, and the optical axis of the pump light 13 is inclined so that the pump light 13 the laser stick 1 passes off-center. Therefore, pump light that is the laser rod 1 has passed through, without being absorbed therein, on the highly reflective coating 12 reflects and traverses the laser rod again along an optical path that differs from the optical axis of incidence. In addition, the pump light that has been reflected and the laser rod 1 again, without being absorbed therein, on another strip of the highly reflective coating 12 reflected again. Therefore, a path of an optical path of the pump light runs in the cooling tube 3 in the form of a star drawn in a single continuous line. That is, sections of the highly reflective coating 12 on the outer surface of the cooling pipe 3 play the role of an integrating sphere. The remaining pump light that is in the laser rod 1 has not been absorbed, therefore passes through the laser rod 1 more than once. Therefore, the entire energy of the pump light is finally in the laser rod 1 absorbed, resulting in an efficient pumping process can.

Anders als beim Stand der Technik, gemäß dem das zylindrische Element außerhalb des Kühlrohrs angeordnet ist und eine strukturierte, hochgradig reflektierende Beschichtung oder ein ähnliche Struktur auf seiner Innenfläche bereitgestellt wird, ist es bei der Konfiguration der in 3 dargestellten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung ausreichend, eine hochgradig reflektierende Beschichtung auf der Außenfläche des Kühlrohrs selbst bereitzustellen. Dadurch wird die Fertigung wesentlich vereinfacht, wodurch Kosten eingespart werden.Unlike the prior art, according to which the cylindrical element is arranged outside the cooling tube and a structured, highly reflective coating or similar structure is provided on its inner surface, it is in the configuration of the in FIG 3 illustrated first embodiment of the diode-pumped solid-state laser device according to the invention sufficient to provide a highly reflective coating on the outer surface of the cooling tube itself. This significantly simplifies production, which saves costs.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Streifen der hochgradig reflektierenden Beschichtung 12 und die Streifen der Antireflexionsbeschichtung 11 auf der Außenfläche des Kühlrohrs 3 alternierend angeordnet. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt.In the embodiment described above, the strips are the highly reflective coating 12 and the strips of the anti-reflective coating 11 on the outer surface of the cooling tube 3 arranged alternately. However, the invention is not limited to this configuration.

D.h., die Antireflexionsbeschichtung 11 und die hochgradig reflektierende Beschichtung 12 können wie in der Konfiguration der in 4 dargestellten zweiten Ausführungs form der erfindungsgemäßen diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung bereitgestellt werden. D.h., zunächst wird die hochgradig reflektierende Beschichtung 12 auf der Außenfläche des Kühlrohrs 3 streifenförmig und in der Längsrichtung des Laserstabs 1 aufgebracht, und dann wird die Antireflexionsbeschichtung 11 so ausgebildet, daß sie die gesamte Außenfläche des Kühlrohrs 3 einschließlich der Oberfläche der Antireflexionsbeschichtung 12 bedeckt.That is, the anti-reflective coating 11 and the highly reflective coating 12 can as in the configuration of in 4 illustrated second embodiment of the diode-pumped solid-state laser device according to the invention can be provided. That is, first the highly reflective coating 12 on the outer surface of the cooling pipe 3 strip-shaped and in the longitudinal direction of the laser rod 1 applied, and then the anti-reflective coating 11 formed so that they cover the entire outer surface of the cooling tube 3 including the surface of the anti-reflective coating 12 covered.

Außerdem können die Antireflexionsbeschichtung 11 und die hochgradig reflektierende Beschichtung 12 wie in der Konfiguration der in 5 dargestellten dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung bereitgestellt werden. D.h., die Antireflexionsbeschichtung 11 wird zunächst auf der gesamten Außenfläche des Kühlrohrs 3 aufgebracht, und dann wird die hochgradig reflektierende Beschichtung 12 auf der Außenfläche der Antireflexionsbeschichtung 11 in einem Streifenmuster und in Längsrichtung des Laserstabs 1 ausgebildet.You can also use the anti-reflective coating 11 and the highly reflective coating 12 as in the configuration of the in 5 illustrated third embodiment of the diode-pumped solid-state laser device according to the invention. That is, the anti-reflective coating 11 is first on the entire outer surface of the cooling tube 3 applied, and then the highly reflective coating 12 on the outer surface of the anti-reflective coating 11 in a stripe pattern and in the longitudinal direction of the laser rod 1 educated.

Durch jede der vorstehend beschriebenen Konfigurationen der ersten bis dritten Ausführungsformen durchläuft von jeder Pump-LD abgestrahltes LD-Licht die Antireflexionsbeschichtung auf dem Kühlrohr mit geringem Verlust und wird daher im Laserstab effizient absorbiert. LD-Licht, das den Laserstab durchlaufen hat, ohne darin absorbiert worden zu sein, wird an der hochgradig reflektierenden Beschichtung 12 reflektiert, die auf der gegenüberliegend dem Kühlrohr angeordneten Fläche ausgebildet ist, und wieder in den Laserstab zurückgestrahlt, um darin absorbiert zu werden. Dadurch kann das Pumplicht im Laserstab effizient absorbiert werden.With each of the above-described configurations of the first to third embodiments, LD light emitted from each pump LD passes through the anti-reflective coating on the cooling pipe with little loss and is therefore efficiently absorbed in the laser rod. LD light that has passed through the laser rod without being absorbed therein is reflected on the highly reflective coating 12 reflected, which is formed on the surface arranged opposite the cooling tube, and reflected back into the laser rod to be absorbed therein. This allows the pump light to be absorbed efficiently in the laser rod.

Außerdem ist die Pumplichtverteilung im Laserstab durch Neigen der Abstrahlungsrichtung des LD-Lichts bezüglich der Mitte des Laserstabes näherungsweise homogen. Dadurch kann ein Laser mit einer hohen Ausgangsleistung und einer hohen Strahlqualität bereitgestellt werden.In addition, the pump light distribution in the laser rod by tilting the direction of radiation of the LD light in terms of approximately the center of the laser rod homogeneous. This enables a laser with a high output power and a high beam quality to be provided.

Nachstehend wird eine Konfiguration einer vierten Ausführungsform der diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung unter Bezug auf 6 beschrieben.A configuration of a fourth embodiment of the diode-pumped solid-state laser device will now be described with reference to FIG 6 described.

Auf der Außenfläche des Kühlrohrs 3 sind die Antireflexionsbeschichtung 11 zum Reduzieren des Transmissionsverlusts in jedem der LD-Lichtstrahlen 13 und die hochgradig reflektierende Beschichtung 12, die es ermöglicht, daß das LD-Licht 13, das den Laserstab 1 durchlaufen hat, ohne darin absorbiert worden zu sein, im Laserstab 1 absorbiert wird, entlang der Umfangsrichtung und in der Längsrichtung des Laserstabs 1 streifenförmig alternierend ausgebildet. Eine Diffusionsfläche 14 mit einer vorgegebenen Rauhigkeit (Unregelmäßigkeiten) ist auf der Seitenfläche des Laserstabs 1 ausgebildet worden, auf der die hochgradig reflektierende Beschichtung 12 ausgebildet werden soll, so daß die hochgradig reflektierende Beschichtung 12 auf der Diffusionsfläche 14 ausgebildet wird.On the outer surface of the cooling pipe 3 are the anti-reflective coating 11 to reduce transmission loss in each of the LD light beams 13 and the highly reflective coating 12 that allows the LD light 13 that the laser rod 1 has passed through without being absorbed in it in the laser rod 1 is absorbed along the circumferential direction and in the longitudinal direction of the laser rod 1 alternating stripes. A diffusion surface 14 with a predetermined roughness (irregularities) is on the side surface of the laser rod 1 has been formed on the highly reflective coating 12 should be formed so that the highly reflective coating 12 on the diffusion surface 14 is trained.

Jede Pump-LD 2 pumpt den Laserstab 1, wobei die optische Achse des abgestrahlten Lichts 13 bezüglich der Mitte des Laserstabs 1 um den Winkel θ geneigt ist.Any pump LD 2 pumps the laser rod 1 , where the optical axis of the emitted light 13 with respect to the center of the laser rod 1 is inclined by the angle θ.

Das Kühlwasser 6 durchströmt einen Zwischenraum zwischen dem Laserstab 1 und dem Kühlrohr 3.The cooling water 6 flows through a space between the laser rod 1 and the cooling pipe 3 ,

Die Konfiguration der in 6 dargestellten vierten Ausführungsform kann in die Konfiguration einer in 7 dargestellten fünften Ausführungsform einer diodengepumpten Festkörperlaservorrichtung modifiziert werden. D.h., die Diffusionsfläche 14 kann auf der gesamten Innenfläche des Kühlrohrs 3 ausgebildet werden. Das Ausbilden von Unregelmäßigkeiten auf der gesamten Innenfläche des Rohrs ist weitaus einfacher als beim Stand der Technik, gemäß dem eine strukturierte, hochgradig reflektierende Beschichtung, z.B. ein Metallfilm, auf der Innenfläche ausgebildet wird.The configuration of the in 6 The fourth embodiment shown in the configuration of a in 7 shown fifth embodiment of a diode-pumped solid-state laser device can be modified. That is, the diffusion surface 14 can on the entire inner surface of the cooling tube 3 be formed. The formation of irregularities on the entire inner surface of the tube is much easier than in the prior art, according to which a structured, highly reflective coating, for example a metal film, is formed on the inner surface.

Unter Verwendung der vorstehend dargestellten Konfiguration der vierten oder der fünften Ausführungsform durchläuft das von der Pump-LD abgestrahlte LD-Licht die Antireflexionsschicht mit geringem Verlust und wird im Laserstab effizient absorbiert. LD-Licht, das den Laserstab durchlaufen hat, ohne darin absorbiert worden zu sein, wird an der hochgradig reflektierenden Beschichtung reflektiert und erneut zum Laserstab zurückgestrahlt, um darin absorbiert zu werden. Weil das LD-Licht an der Diffusionsfläche reflektiert wird, wenn es an der hochgradig reflektierenden Beschichtung reflektiert wird, wird das reflektierte LD-Licht im Laserstab absorbiert, ohne daß es inkohärent wird und Interferenzen verursacht. Infolgedessen ist die Pumplichtverteilung im Laserstab näherungsweise homogen, so daß ein Laser mit einer hohen Ausgangsleistung und mit einer hohen Strahlqualität erhalten werden kann.Using the ones shown above Configuration of the fourth or fifth embodiment goes through this LD light emitted by the pump LD the anti-reflective layer with little loss and is efficiently absorbed in the laser rod. LD light that has passed through the laser rod without being absorbed therein being on the highly reflective coating reflected and retroreflected back to the laser rod to be absorbed therein to become. Because the LD light is reflected on the diffusion surface when it is reflected on the highly reflective coating the reflected LD light is absorbed in the laser rod without becoming incoherent and causing interference. As a result, the pump light distribution in the Approximately laser stick homogeneous, so that a laser obtained with a high output power and with a high beam quality can be.

Die in der vierten oder in der fünften Ausführungsform verwendete Antireflexionsbeschichtung 11 und die hochgradig reflektierende Beschichtung 12 können durch das in Verbindung mit der zweiten oder der dritten Ausführungsform beschriebene Beschichtungsverfahren hergestellt werden.The anti-reflective coating used in the fourth or fifth embodiment 11 and the highly reflective coating 12 can be produced by the coating method described in connection with the second or the third embodiment.

In allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist es effektiv, einen großen Abstand zwischen der Oberfläche des Kühlrohrs 3 und jeder Pump-LD 2 bereitzustellen. Wenn ein Abstand zwischen einer Pump-LD und dem Laserstab groß ist, trifft das LD-Licht auf den Laserstab auf, während es räumlich ausgedehnt ist, so daß die Pumplichtverteilung im Laserstab homogener wird. Dadurch kann ein Laser mit einer hohen Strahlqualität erhalten werden.In all of the embodiments described above, it is effective to have a large distance between the surface of the cooling tube 3 and every pump LD 2 provide. If a distance between a pump LD and the laser rod is large, the LD light strikes the laser rod while it is spatially extended, so that the pump light distribution in the laser rod becomes more homogeneous. As a result, a laser with a high beam quality can be obtained.

Claims

Diode pumped solid state laser device for pumping a laser rod from the side, where a cooling pipe for Cool the laser rod using flowing fluid, preferably Water, coaxially arranged so that it surrounds the laser rod; and an anti-reflection area for the pump light on a section an outer surface of the cooling pipe and a highly reflective area for the pump light on top of another Section of the outer surface is formed in which the anti-reflection area is not formed.

The device of claim 1, wherein a pump laser diode is arranged to prevent is that a optical axis of the pump light that passes through the anti-reflection area and strikes the laser rod, crosses a central axis of the laser rod.

The device of claim 1 or 2, wherein the anti-reflective area is arranged at a plurality of locations along a circumferential direction of the outer surface.

The device of claim 3, wherein the anti-reflective area at the multiple locations at equal intervals along the circumferential direction is arranged.

Apparatus according to claim 3 or 4, wherein the Anti-reflective area has an anti-reflective coating; and the highly reflective area is a highly reflective Has coating.

Apparatus according to claim 5, wherein the highly reflective coating covered with the anti-reflective coating is.

The device of claim 5, wherein the anti-reflection area only has the anti-reflective coating; and the highly reflective area the highly reflective coating on the anti-reflective coating.

Device according to one of claims 1 to 7, wherein the cooling tube further a spreading area on an inner surface of them.

Device according to one of claims 1 to 8, wherein a scattering surface an outer surface of the highly reflective area is formed.

Method of manufacturing a diode-pumped solid-state laser device, used to pump a laser rod from the side, where a cooling pipe for cooling the laser rod using flowing fluid, preferably water, is arranged coaxially such that it surrounds the laser rod, the method comprising the steps of: Provide one Anti-reflection area for pump light on a portion of an outer surface of the Cooling pipe; and Provide a highly reflective area for the Pump light on another section of the outer surface of the cooling tube, in which the anti-reflection area is not provided.

The method of claim 10, further comprising a step for arranging a pump laser diode such that it is prevented that an optical Axis of the pump light that passes through the anti-reflection area and strikes the laser rod, crosses a central axis of the laser rod.

The method of claim 11, wherein the anti-reflective area arranged at a plurality of locations along a circumferential direction of the outer surface is.

The method of claim 12, wherein the anti-reflective area at the multiple locations at equal intervals along the circumferential direction is arranged.

The method of claim 12, wherein the anti-reflection area has an anti-reflective coating; and the highly reflective area a highly reflective coating having.

The method of claim 14, wherein the is high reflective coating covered with the anti-reflective coating is.

The method of claim 14, wherein the anti-reflective area has only the anti-reflective coating; and the highly reflective area is the highly reflective coating on the anti-reflective surface has stratification.

A method according to any one of claims 10 to 16, further comprising Step of providing a spreading surface on an inner surface of the Cooling tube.

Method according to one of claims 10 to 17, further comprising a Step of providing a spreading surface on an outer surface of the highly reflective area.